Le multimédia mobile

2.3.2. Les normes 3G

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

UMTS ou 3G est une technologie de téléphonie mobile numérique de troisième génération, qui succède aux technologies 2G (GSM en Europe, PDC et PHS au Japon, CDMA One aux Etats-Unis et en Corée). Les technologies 3G utilisent des bandes de fréquences plus larges et recourent à un protocole de transfert des données par paquets. Présentée comme la grande évolution de la téléphonie mobile numérique, l'UMTS a été développé su sein du 3GPP (3rd Generation Partnership Project) avec la collaboration d'un maximum d'organismes de régulation régionaux ou nationaux, afin d'assurer une interopérabilité et un roaming optimum. Créé en décembre 1998, le 3GPP est la rencontre entre une volonté européenne d'une part, américaine et japonaise d'autre part de spécifier les technologies de la troisième génération de mobile pour référencement par l'Union internationale des Télécommunications (UIT).

Fig 1

En vue de l'élaboration de la 3ème génération mobile numérique, l'UIT avait fixé un certain nombre d'objectifs à atteindre à partir de 1999 en matière de normalisation dans le cadre de l'IMT-2000. En l'occurrence :

§ une utilisation mondiale (mondialement compatible),

§ une utilisation possible pour toutes les applications mobiles,

§ une compatibilité des services mobiles de 3ème génération avec les réseaux fixes existants,

§ une grande efficacité spectrale,

§ des débits de transmission élevés (144 Kbits/s pour une utilisation mobile, 384 Kbits/s pour une utilisation piétonne, 2 Mbits/s pour une utilisation stationnaire indoor).

A l'observation, ces objectifs n'ont été que partiellement atteint. Plutôt que de consacrer une norme unique, l'UMTS a généré toute une famille de normes pour les systèmes numériques de 3ème génération mobile. On compte aujourd'hui quelques trois normes différentes qui composent le paysage technologique et industriel de la 3G dans le monde: le WCDMA, le CDMA2000 et le TD-SCDMA.

1. Le WCDMA (Wide-Code Division Multiple Access)

La norme WCDMA est développée par le 3GPP (3G Partnership Project). Afin d'atteindre les requis demandés par l'ITU, le 3GPP a introduit son standard en plusieurs phases avec des révisions annuelles (aujourd'hui version 6GPP). En mode WCDMA, la 3G n'est pas compatible avec la 2G (GSM). Son déploiement commercial suppose donc la construction de nouveaux réseaux et l'obtention de nouvelles licences d'exploitation.

Pour le standard du 3GPP, il existe deux variantes majeures:

FDD: Frequency Division Duplex, le mode FDD utilise deux fréquences radio distinctes pour les transmissions (Uplink/Downlink). Une paire de 60 MHz en bande de fréquences est allouée pour ce mode,

TDD: Time Division Duplex, le mode TDD utilise les mêmes fréquences radio pour les transmissions (Uplink/Downlink). Deux bandes de fréquences lui sont allouées: une bande de 20 MHz et une bande de 15 MHz.

En 2006, on compte 110 réseaux WCDMA opérationnels dans 48 pays à travers le monde. Dans 18 pays en Europe, 28 opérateurs proposent le haut débit sur mobile avec les technologies Edge et WCDMA.

2. Le CDMA 2000

Le standard CDMA2000, aussi connu sous le nom de IS-2000 constitue une évolution du CDMA-One (IS-95) vers la troisième génération de services.

Le CDMA 2000 divise le spectre en lignes multiporteuses (Mode TDD). Elle est adaptée aux micro et pico cellules ainsi qu'aux trafics asymétriques (données en mode paquets à haut débit et asymétrique. Ce standard est porté par son géniteur : la société Qualcomm^11(*) basée en Californie, aux Etats-unis.

L'avantage principal du CDMA2000 sur le W-CDMA réside dans sa compatibilité avec les réseaux 2G de même technologie Qualcomm (CDMAOne), ce qui a largement facilité la conversion des abonnés 2G en utilisateurs 3G sur certains marchés (Corée, Japon et dans une moindre mesure Etats-Unis).

Le standard CDMA2000 connaît déjà plusieurs évolutions:

§ CDMA2000 1X avec un débit moyen de 144 Kbps dans un environnement mobile,

§ CDMA2000 1X EV-DO: (Evolution Data Only) avec un débit moyen de 600 Kbps et des pointes pouvant atteindre 2 Mbps),

§ CDMA2000 1X EV-DV: (Evolution Data and Voice) avec un débit et des pointes pouvant atteindre de 2 à 5 Mbps.

3. Le TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)

La technologie TD-CDMA offre une configuration asymétrique permettant de faire transiter plus d'informations du serveur vers le téléphone que l'inverse. Sa mise au point résulte de la volonté de la chine premier marché mondial pour les communications mobiles, à promouvoir une norme pour le marché domestique de la 3G.

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)

Encore appelé "Super 3G" ou encore "3,5G", le HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)^12(*) est une technologie de téléphonie mobile à très haut débit. Si l'UMTS est défini par la norme WCDMA - 3GPP Rel. 99 (Wideband-Code Division Multiple Access - 3rd Generation Partnership Project Release 99), le HSDPA, lui est défini dans la version WCDMA - 3GPP Rel. 5. Il est à l'UMTS ce que Edge est au GPRS. La norme prévoit d'atteindre 14 Mbit/s, avec un lien montant allant jusqu'à 320 kbit/s. La 3,5G soutient donc la comparaison avec l'ADSL, et même avec l'ADSL2+.

Un rapport^13(*) publié par le Forum UMTS prévoit que le HSPA deviendra la principale technologie 3G mobile au monde et aura presque un milliard d'utilisateurs actifs d'ici 2012. Ce rapport présente aussi comment les améliorations offertes par cette technologie stimuleront le marché des services de données 3G.

HSPA offre à des améliorations des communications aussi bien de l'utilisateur final vers le réseau (High Speed Downlink Packet Access), que du réseau à l'utilisateur (High Speed Uplink Packet Access).

Selon l'UMTS Forum, la technologie HSPA devrait améliorer de manière qualitative la capacité des opérateurs à fournir des applications avancées telles la télévision sur mobile, la visiophonie, les téléchargements de musique, les applications avançées de e-commerce...

Fig 2

* ^{11 Qualcomm règne en maître sur la 3G. Outre le standard CDMA2000, cette firme possède un portefeuille de brevets clés pour le déploiement d'autres familles de 3è génération numérique mobile. Acteur incontournable, avec un chiffre d'affaires de 5 milliards de dollars en 2004 (en croissance de 30 % par an et des bénéfices de l'ordre de 700 millions de dollars par an depuis 2000 dont plus d'un quart provient des royalties sur les ventes de ses licences. (Source : http://www.awt.be)}

* ^{12 Le HSDPA est actuellement proposé par de nombreux équipementiers. Outre Ericsson, on peut mentionner les travaux de Motorola, Lucent, Qualcommm, Motorola ou encore Siemens et les tests d'opérateurs comme Cingular, Vodafone, Hutchinson 3G ou encore O². En France, il est commercialisé depuis mai 2006}

* ^{13 Rapport 39, Forum UMTS et Analysis Research, mars 2005}